嵌合抗原受體T細胞腫瘤治療的前生、今世和將來

張鴻聲

·述 評·

嵌合抗原受體T細胞腫瘤治療的前生、今世和將來

張鴻聲

嵌合抗原受體修飾的T細胞在B淋巴細胞性白血病的治療上已經取得突破性進展。近來，美國的幾個臨床研究中心報道了在這群患者中取得高達60%～80%臨床反應率的良好療效。這一振奮人心的結果帶來了人們對免疫治療新的熱情和隨之而來的大型制藥公司和投資機構對這一領域的關注。免疫治療需要在加強有效性的基礎上，發展出更多的免疫治療方法以增加這一治療的多樣性，才會對癌癥這一對人類健康具有重大挑戰的疾病產生真正的影響。我們相信隨著轉化醫學研究的不斷深入，21世紀將是免疫治療走向癌癥治療中心舞臺的時代。

嵌合抗原受體；T細胞；腫瘤；免疫細胞治療

Science雜志將腫瘤免疫治療列為2013年十大科學突破的首位，其中一個重大發展就是采用嵌合抗原受體T細胞的免疫細胞治療［1］。腫瘤免疫細胞治療從1982年美國國立癌癥研究院Steve Rosenberg團隊采用過繼性免疫淋巴因子活化的殺傷細胞治療［2］，1991年自斯坦福大學發展出目前在我國腫瘤生物治療中廣泛應用的細胞因子誘導的殺傷細胞治療［3］，有關腫瘤的免疫細胞治療的臨床探索經歷了漫長的過程。從中脫穎而出的攜帶嵌合抗原受體（chimeric antigen receptor，CAR）的T細胞治療（即CAR-T細胞治療）從1989年Gross等［4］最初提出這一治療概念，到目前臨床試驗治療白血病上取得突破性進展，也用了將近25年時間。

1 CAR-T細胞治療簡介

CAR-T細胞治療主要特點是通過基因修飾獲得攜帶識別腫瘤抗原特異性受體T細胞的個性化治療方法。與傳統的T細胞識別抗原相比，經CAR識別腫瘤抗原無須主要組織相容性復合體限制，同時CAR可以通過增加共刺激分子信號從而增強T細胞抗腫瘤的殺傷性（圖1）。因此，CAR-T細胞可以克服腫瘤細胞下調主要組織相容性復合體分子和減少共刺激分子表達等免疫逃逸機制。

最初，由于CAR-T細胞制備的復雜性和在個性化治療上尚無可循的盈利模式，其臨床試驗主要由幾個美國研究機構主導，主要包括斯隆凱特琳癌癥中心［5］、賓夕法尼亞大學癌癥中心［6］和國家癌癥研究所［7］。經不斷的科研和轉化，CAR-T細胞技術已經發展出3代［8］，第1代CAR在胞內只有1個T細胞CD3ζ受體的信號區；在此基礎上第2代增加了1個共刺激分子信號；第3代增加了2個共刺激分子信號。這些改進是基于一系列體外和體內的實驗和臨床探索。目前，用于臨床治療研究的主要為第2代CAR-T細胞技術，其中用來攜帶CAR的載體主要來源于逆轉錄病毒和慢病毒。

2 CAR-T細胞治療的現狀

據花旗銀行預測，癌癥免疫治療藥物在未來10年內有潛力成為一個350億美元的市場。近年來，隨著CAR-T細胞治療臨床試驗在多個研究中心的巨大成功，這一領域已成為投資合作的大熱點。2012年，諾華與賓夕法尼亞大學合作，獲得CAR知識產權，斥資2 000萬美元建立了一個CAR-T細胞的研發中心。同年，Kite Pharma公司與國家癌癥研究所合作發展治療多種腫瘤的CAR-T細胞及其T細胞受體技術。2014年初，剛成立的Juno Therapeutics公司進行了1.45億美元的前期融資發展CAR-T細胞治療技術。其他公司，如生物科技公司Bluebird、Cellectis等也紛紛同制藥公司合作開發CAR-T細胞技術。在國內，多家臨床研究機構和生物科技公司已經開展CAR-T細胞治療的研究和臨床試驗。

目前，CAR-T細胞臨床試驗治療的成功主要體現在血液腫瘤中的B淋巴細胞性白血病患者身上，并且主要局限于表達CD19抗原的腫瘤。與常規藥物的臨床試驗相比，這些臨床試驗都具有規模較小的特點。據統計，用于血液系統惡性腫瘤的CAR-T細胞臨床試驗已達到44個（表1），用于實質性腫瘤的CAR-T細胞臨床試驗有27個（表2）［9］。

在2013年底的美國血液學會第55屆年會上，CAR-T細胞治療獲得了特別關注。來自斯隆凱特琳癌癥中心、賓夕法尼亞大學癌癥中心和國立癌癥研究院的3個課題組［10］，分別報道了抗CD19的CAR-T細胞在兒童和成人B細胞惡性腫瘤（包括慢性、急性淋巴細胞性白血病和B細胞淋巴瘤）的早期臨床試驗。他們報道的治療結果非常令人振奮，盡管這些患者已做過多次化療并且已經產生復發或耐藥，但CAR-T細胞治療反應的有效率仍能達到60%～80%。

在治療白血病獲得巨大成功的同時，對CAR-T細胞治療也帶來了新的挑戰。臨床試驗表明，CAR-T細胞治療沒有顯著的劑量效應，這主要是因為在腫瘤細胞刺激下，CAR-T細胞能夠在體內可以擴增千倍以上［11］，而治療無效的患者可能由于免疫功能減弱導致體內沒有擴增。CAR-T細胞治療會引起急性不良反應，如發熱、低血壓及其極度疲乏等。這些嚴重的不良反應主要是由CAR-T細胞大量殺傷腫瘤細胞產生的細胞因子釋放綜合征引起。細胞因子釋放和在患者血清中的顯著增高與CAR-T細胞大量擴增、B細胞的去除同時發生，提示血清細胞因子的檢測可以用來監測CAR-T細胞治療的效果。這些不良反應通常是一過性的，臨床上可以采用皮質類固醇和白介素-6拮抗劑Tocilizumab進行治療。

3 展望

應該看到，目前的腫瘤免疫治療還處于剛剛起步階段，CAR-T細胞治療也只是對部分血液腫瘤起到一定作用，對實質性腫瘤的治療還有待突破［12］。免疫治療的終極目標是在腫瘤患者體內重建缺失的免疫系統，同時避免引起非靶標的免疫不良反應。免疫治療需要在加強有效性的基礎上，發展更多的免疫治療方法以增加這一治療的多樣性，才會對腫瘤治療這一對人類健康的重大挑戰產生真正的影響。在這一點上，可喜地看到除了CAR-T細胞治療外，已進入臨床的腫瘤免疫檢查點抗體藥物治療、Provenge前列腺癌疫苗及其他正在晚期臨床試驗階段的多種免疫治療已經逐漸在腫瘤治療上占據一席之地。我們相信，隨著轉化醫學研究的不斷深入，21世紀將是免疫治療能夠走向腫瘤治療中心舞臺的時代。

表1 CAR-T細胞用于血液系統惡性腫瘤的臨床試驗

表2 CAR-T細胞用于實質性腫瘤的臨床試驗

［1］Couzin-Frankel J.Breakthrough of the year 2013.Cancer immunotherapy［J］.Science，2013，342（6165）：1432-1433.

［2］Grimm EA，Mazumder A，Zhang HZ，et al.Lymphokineactivated killer cell phenomenon.Lysis of natural killerresistant fresh solid tumor cells by interleukin 2-activated autologous human peripheral blood lymphocytes［J］.JExp Med，1982，155（6）：1823-1841.

［3］Schmidt-Wolf IG，Negrin RS，Kiem HP，et al.Use of a SCID mouse／human lymphoma model to evaluate cytokine-induced killer cellswith potentantitumor cell activity［J］.JExp Med，1991，174（1）：139-149.

［4］Gross G，Waks T，Eshhar Z.Expression of immunoglobulin-T-cell receptor chimeric molecules as functional receptors with antibody-type specificity［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1989，86（24）：10024-10028.

［5］Gong MC，Latouche JB，Krause A，et al.Cancer patient T cells genetically targeted to prostate-specific membrane antigen specifically lyse prostate cancer cells and release cytokines in response to prostate-specific membrane antigen［J］.Neoplasia，1999，1（2）：123-127.

［6］Maus MV，Grupp SA，Porter DL，et al.Antibody-modified T cells：CARs take the front seat for hematologic malignancies［J］.Blood，2014，123（17）：2625-2635.

［7］Kochenderfer JN，Rosenberg SA.Treating B-cell cancer with T cells expressing anti-CD19 chimeric antigen receptors［J］.Nat Rev Clin Oncol，2013，10（5）：267-276.

［8］Dotti G，Savoldo B，Brenner M.Fifteen years of gene therapy based on chimeric antigen receptors：＂are we nearly there yet？＂［J］.Hum Gene Ther，2009，20（11）：1229-1239.

［9］A service of the U.S.National Institute of Health［EB／OL］.［2014-04-28］.http：／／clinicaltrials.gov.

［10］Mazzarella L.Tales from the Jazz ASH：highlights from the 2013 American Society of Haematologymeeting［J］.Ecancermedicalscience，2014，8：390.

［11］Kalos M，Levine BL，Porter DL，et al.T cellswith chimeric antigen receptors have potentantitumor effects and can establishmemory in patientswith advanced leukemia［J］.Sci Transl Med，2011，3（95）：95ra73.

［12］Stephan MT，Ponomarev V，Brentjens RJ，et al.T cellencoded CD80 and 4-1BBL induce auto-and transcostimulation，resulting in potent tumor rejection［J］.Nat Med，2007，13（12）：1440-1449.

張鴻聲教授簡介

同濟大學高等研究院、同濟大學醫學院附屬上海市肺科醫院研究員，博士生導師。獲加拿大不列顛哥倫比亞大學博士學位，并先后在紐約康奈爾大學醫學院和斯隆凱特琳癌癥中心從事基因治療和腫瘤免疫細胞治療方面的研究。曾參與斯隆凱特琳癌癥中心的嵌合抗原受體T細胞治療的國際前沿性研究工作，并在國際知名期刊包括Nature Biotechnology、Nature Medicine和Molecular Therapy等發表過重要文章。主要研究方向為包括嵌合抗原受體T細胞治療在內的多種免疫細胞治療的機制和臨床應用。

Past history，present status and future prospect of cancer immunotherapy adopting chimeric antigen receptor-T lymphocytes

Alex Hongsheng CHANG
（Clinical Translational Research Center，Shanghai Pulmonary Hospital，Tongji University School of Medicine，Shanghai200433，China）

Clinical trials adopting chimeric antigen receptor-T lymphocytes（CAR-T）have made a breakthrough in treatment of B lymphocytic leukemia.Several clinical research centers in USA have reported excellent clinical response rate of 60%—80%in these group of patients.This in turn drives a new wave of enthusiasm in immunotherapy，and comes along with interests and investment from big pharmaceutical companies，aswell as investment firms.In order for immunotherapy to make amajor impact in cancer therapy，it is required not only to enhance its effectiveness，but also to increase its variety.We believe，with more and more interests in translationalmedical research，the 21 Century will be an era that immunotherapy enters the center stage of cancer therapy.

Chimeric antigen receptor（CAR）；T cell；Tumor；Immune therapy

R730.51；Q51

A

2095-3097（2014）03-0129-05

10.3969／j.issn.2095-3097.2014.03.001

2014-05-02 本文編輯：徐海琴）

國家自然科學基金（81272325）；上海市浦江人才計劃（12PJ1433700）

200433上海，同濟大學醫學院附屬上海肺科醫院轉化醫學中心（張鴻聲）